ГАЛАКТОЗА: СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ, МЕТАБОЛИЗАМ И ПАТОЛОГИЈЕ - ХЕМИЈА - 2026

Галактозе је моносахарида шећер се углавном може наћи у млеку и других млечних производа. Везујући се за глукозу формирају лактозни димер. Функционише као структурна компонента мембрана нервних ћелија, од суштинског је значаја за дојење код сисара и може бити извор енергије.

Међутим, његова конзумација у исхрани није обавезна. Различити метаболички проблеми повезани са галактозом доводе до патологија као што су нетолеранција на лактозу и галактоземија.

Структура

Галактоза је моносахарид. То је алдоза са шест угљеника, са молекуларном формулом Ц ₆ Х ₁₂ О ₆ . Молекуларна тежина је 180 г / мол. Ова формула је иста и за остале шећере, попут глукозе или фруктозе.

Може постојати у облику отвореног ланца или такође бити присутан у цикличном облику. То је епимер глукозе; разликују се само код угљеника број 4. Израз епимер односи се на стереоизомер који се разликује само у положају његових центара.

Карактеристике

У исхрани

Главни извор галактозе у исхрани је лактоза која потиче из млечних производа. Може се користити као извор енергије.

Међутим, допринос исхрани није од суштинског значаја за тело, јер се УДП-глукоза може трансформисати у УДП-галактозу и овај метаболит може обављати своје функције у телу као саставни део групе гликолипида.

Не постоји врста студије која не открива било какву патологију повезану са ниском потрошњом галактозе. Супротно томе, пријављено је да је прекомерна конзумација токсична код моделних животиња. У ствари, вишак галактозе повезан је с катарактама и оксидативним оштећењима.

Међутим, код деце лактоза доприноси 40% енергије у њиховој исхрани, док се код одраслих тај проценат смањује на 2%.

Структурне функције: гликолипиди

Галактоза је присутна у специфичној групи гликолипида који се називају церебросиди. Церебросиди који у својој структури садрже галактозу називају се галактоцереброзиди или галактолипиди.

Ови молекули су битни састојци липидних мембрана, посебно нервних ћелија у мозгу; отуда и његово име.

Церебросиди се разграђују ензимом лизосимом. Када их тело не може разградити, та једињења се накупљају. Ово стање се назива Краббеова болест.

Синтеза лактозе код сисара

Галактоза има фундаменталну улогу у синтези лактозе. У сисара, млечне жлезде производе велике количине лактозе након трудноће да би нахраниле своје малишане.

Овај процес покреће код жена низ хормона карактеристичних за трудноћу. Реакција укључује УДП-галактозу и глукозу. Ова два шећера су спојена дејством ензима лактоза синтетаза.

Овај ензимски комплекс у одређеној је мери химерни, јер његови саставни делови нису повезани са његовом функцијом.

Један од његових делова састоји се од галактозил трансферазе; у нормалним условима, његова функција је повезана са гликозилацијом протеина.

Други део комплекса чини α-лакталбумин који је веома сличан лизоциму. Овај ензимски комплекс је фасцинантан пример еволуционих модификација.

Метаболизам

Лактоза је шећер који се налази у млеку. То је дисахарид формиран моносахаридима глукозом и галактозом повезанима П-1,4-гликозидном везом.

Галактоза се добија хидролизом лактозе, а овај корак катализује лактаза. У бактеријама постоји аналоган ензим зван β-галактозидаза.

Ензим хекокиназе, присутан у првом кораку гликолитичког пута, способан је да препозна различите шећере, попут глукозе, фруктозе и манозе. Међутим, не препознаје галактозу.

Зато се корак конверзије који се назива епимеризација мора догодити као корак пре гликолизе. Овим путем је претворена галактоза у метаболит који може ући у гликолизу, тачније глукоза-6-фосфат.

Деградација галактозе могућа је само у амнионским ћелијама, ћелијама јетре, еритроцитима и леукоцитима (крвним ћелијама). Пут јетре познат је као Лелоир стаза у част свог откривача, Луис Федерицо Лелоир, важног аргентинског научника.

Галактозу ентероцити преузимају активним транспортом, преко СГЛТ1, СГЦ5А1 (натријум-глукозни котранспортери), а у мањој мери и СГЛТ2.

Кораци метаболизма

Кораци метаболизма сумирани су на следећи начин:

- Галактоза се фосфорилира у првом угљенику. Овај корак катализује ензим галактокиназа.

- Уридил група се преноси у глукозу-1-фосфат галактоза-1-фосфат уридилтрансферазом. Резултат ове реакције је глукоза-1-фосфат и УДП-галактоза.

- УДП-галактоза се трансформише у УДП-глукозу, корак катализиран УДП-галактозом-4-епимеразом.

- Коначно, глукоза-1-фосфат се претвара у глукоза-6-фосфат. Ово једињење може ући у гликолитички пут.

Те се реакције могу сумирати као: галактоза + АТП -> глукоза-1-фосфат + АДП + Х ⁺

Регулација хомеостазе галактозе је сложена и снажно интегрисана са регулацијом других угљених хидрата.

Патологије повезане са метаболизмом галактозе

Галактосемија

Галактосемија је патологија у којој тело није у стању да метаболизује галактозу. Узроци су генетски, а лечење укључује дијету без галактозе.

Оно обухвата низ различитих симптома, попут повраћања, дијареје, менталне ретардације, проблема у развоју, проблема са јетром и стварања катаракте, између осталог. У неким случајевима болест може бити фатална и погођени појединац умире.

Пацијенти са овим стањем не поседују ензим галактоза-1-фосфат уридилтрансфераза. Како се остале метаболичке реакције не могу наставити, овај високо токсични производ се накупља у телу.

Нетолеранција на лактозу

Код неких одраслих особа постоји дефицит ензима лактазе. Ово стање не омогућава нормалан метаболизам лактозе, па конзумирање млечних производа ствара промене у гастроинтестиналном тракту.

Вриједно је напоменути да се дефицит овог ензима природно јавља како појединци постају старији, јер исхрана одрасле особе претпоставља нижи значај лактозе и млечних производа у исхрани.

Микроорганизми који настањују у дебелом цреву могу користити лактозу као извор угљеника. Крајњи производи ове реакције су метан и водоник.

Референце

1. Берг, ЈМ, Стриер, Л. и Тимоцзко, ЈЛ (2007). Биохемија. Преокренуо сам се.
2. Цампбелл, НА, & Рееце, ЈБ (2007). Биологија. Уредништво Медица Панамерицана.
3. Хортон-Сзар, Д. (2010). Основе метаболизма и исхране. Елсевиер.
4. Кохлмеиер, М. (2015). Метаболизам хранљивих састојака: структуре, функције и гени. Академска штампа.
5. Муллер-Естерл, В. (2008). Биохемија. Основе медицине и наука о животу. Преокренуо сам се.
6. Пертиерра, АГ, Олмо, Р., Азнар, ЦЦ, и Лопес, ЦТ (2001). Метаболичка биохемија. Редакција Тебар.
7. Родригуез, МХ, & Галлего, АС (1999). Прехрамбени уговор. Издања Диаз де Сантос.
8. Воет, Д., Воет, ЈГ, & Пратт, ЦВ (2007). Основе биохемије. Уредништво Медица Панамерицана.